美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同

发布时间:2021-02-23浏览次数:32

近日,ExOne获得美国国防部一份合同,以开发一个完全可操作的3D打印移动“工厂”。该工厂将被安置于约12米长的运输集装箱中,可通过陆、海、空直接部署在野外,支持战区、灾难救济或其他远程零件制造任务。


美国在全球80个国家/地区拥有1000多个军事设施,占全球基地总数的95%,将增材制造用于装备维护被美军格外重视。2012年,美军快速装备部队就率先交付了首个移动远征实验室;2013年,美军在阿富汗战区又实地部署了第2个移动远征实验室。除了基于激光的3D打印工艺,美军致力于引入更多的新型制造技术和维修工艺,而这次为什么是ExOne?image.png


图1:脱脂烧结炉也将集成于移动方舱内部


该公司首席执行官介绍,由于速度、材料的灵活性和易用性,粘结剂喷射3D打印是军事用途的关键制造技术。ExOne的3D打印机支持20多种金属、陶瓷或复合材料零件生产,能够直接制造最终产品或工具。ExOne正在开发一种特殊的军用3D打印机,升级后的装备将具有独特的机身样式和其他功能,使其成为强大的军事级产品


毫无疑问,从现在开始的几年里,ExOne的技术将在迅速满足关键需求方面发挥重要作用。


军用3D打印移动方舱的好处


使用3D打印工艺现场制造零件,军队可以将车辆或其他装备(如坦克等)的停止运行时间从数周、数月减少到几天或更少,同时还可以降低军事成本。

理想情况下,维修人员可在不到48小时的时间内使用3D打印制造损坏的零件,并在没有全套工具的情况下完成加工。这种方法将节省关键时间(传统机械加工通常需要4到6周时间),同时还可以减少浪费以及在危机地区进行昂贵库存的需求(好战之国,驻军之地必有备品库存)


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图2:ExOne的粘结剂喷射3D打印具有更少的机加工后处理需求


这份价值160万美元的合同由美国国防后勤局(DLA)于2020年8月授予,该合同将专门致力于提高ExOne商用粘结剂3D打印机在各种工作条件下的耐用性,同时保持高品质的最终零件质量。此外,该项目的目标还包括通过软件和培训来简化对该技术在现场使用的能力要求,因此只需很少的技术知识就可以使用移动方舱。


在任务执行过程中,后勤人员不必再携带各类具体的零件备件,只需要携带相关的3D打印材料和零件的数字文件。如果一些较旧的零件缺乏数字文件,工作人员也可以在现场轻松地进行3D扫描或数字化设计,并根据需要进行3D打印。至于材料,在战时任务中,只需要一定强度的替代品,而无需寻求具体零件的原始制造材料


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图3:ExOne和Rapidia推出适用于办公室的桌面型3DP打印机和烧结炉



为了加快移动方舱的开发,ExOne将与具有该项目特殊工程专业知识的多个伙伴合作。包括专门从事材料工程、复合材料制造和DoD武器系统的德国Dynovas公司,为航空、国防和太空市场提供复杂复合材料组件的智利Applied Composites公司,以及可为3D打印方舱设计和制造提供助力的AC-SD公司。


延伸阅读:我国航空部件机动式增材制造方舱交付XXX机务大队使用


2019年12月,由原西安空天能源动力智能制造研究院第二事业部(现西安空天机电智能制造有限公司)、空军工程大学、解放军5702工厂、北京易加三维科技有限公司、西安交通大学等单位研发的航空部件机动式增材制造方舱正式交付XXX机务大队使用。该增材制造方舱将粉末床增材制造技术、智能监控技术和移动方舱创新性结合,为国内首创。


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图4:由西空智造推出的3D打印移动方舱


名称

单位

数值

最大零件

成型尺寸

mm

258×258×350

装备作业

就绪时间

min

≤15

装备转场

就绪时间

min

≤15

装备外场连续作业性

15天

方舱规格

m

6.06×2.44×2.54

底盘承载

t

≥7

上装空间

m

≥6

零件材料

适应性


不锈钢、模具钢、钛合金、镍基高温合金、钴铬合金、铜合金、铝合金等

底盘


军用底盘/民用底盘

表1:主要技术参数



产品特点

1. 外场作业环境适应性强,可夜间作业,也可在恶劣环境下工作;

2道路行驶设备自适应性,车辆行驶稳定性好;

3模块化设计,优化主副设备布置;

4打印设备搭载增材过程监控系统,实时监测生产过程中关键过程数据;

5方舱密封严密,保温效果好;

6四级安全防护及预警机制,良好的人员作业安全性;

7适合公路、铁路、海运、空运等多种进场方式;

8超大工作空间和维修空间,作业和保养方便;

9高海拔作业,适应战时保障作业的海拔高度条件。



该装备采用车载方舱和增材制造技术相结合,实现“从计算机模型到实物”的快速制造和再制造,对装备维修保障中的小批量零件快速制造和结构损伤快速修复具有极佳的适用性,实现“在哪里需要、在哪里保障、在哪里应急制造”。此外,该装备还搭载我国自主研发的激光增材过程监控系统,实现零件加工质量可控,并生成制造过程数据包以便回溯,提高外场生产制造零件的质量、效率、性能和可靠性。



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图5:已交付的3D打印移动方舱



据相关人员介绍,小批量(引进、停产)航空装备的备件应急保障是世界各国空军的共性难题。航空装备对应急制造的零件实效性、质量、精度和稳定性要求很高。此次交付的增材制造方舱,解决了制造过程实时智能监控、车体稳定性、平台紧固防震与可移动性匹配、恶劣环境下粉末床成形工艺优化、电磁环境兼容等大量关键技术难题。


未来增材制造方舱将坚持“技术创新为根,价值产品为本”的理念,以“自动化、智能化、信息化”创新技术为牵引,以更为积极的状态研制航空保障装备。


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